塔機標準節主桿連接套焊接工藝選用

胡祝兵 （安徽建筑機械有限責任公司，安徽 合肥 230601）

0 引言

標準節是塔式起重機中重要部分，而標準節的焊接質量關系到整個塔式起重機工作運轉時的安全性能和穩定性能等。一件質量可靠的標準節不僅能提高塔式起重機的穩定性能，而且也能顯著提高塔式起重機的安全性能和工作效率，甚至能夠起到事半功倍的效果。因此我公司標準節主桿連接套焊接工位引入焊接機械手，以此來提高標準節的焊接質量。通過對本焊接工位的分析，編制了兩套塔式起重機標準節主桿機械手焊接工藝方案，并且最終將選擇一個最符合要求的作為實施方案。

1 標準節主桿連接套焊接工位介紹

焊接機械手工位（見圖1）由焊接機械手焊接系統組成，系統由兩套ABB焊接機器人系統，兩套松下焊接電源，兩套主動機構，兩套從動機構，兩套機座，兩套滾料平臺，兩套氣動頂緊機構，四套定位機構，四套氣動托料機構，一套防弧光卷簾門，一套TBi自動清槍剪絲器，及一套PLC控制系統組成。標準節主桿及連接套焊接部位事先進行去油、去污預處理，然后采用手動方式將標準節主桿及連接套依次安裝在定位夾具上，定位完成后啟動頂緊。操作人員按下啟動按鈕后，工作站根據預先設定的程序運行。機械手夾持焊槍到焊縫位置，開始焊接，在焊接過程中采用擺動焊接，以確保最佳焊接質量。在整個焊接過程中只需一名操作工人，便可完成所有焊接工作。

圖1 焊接機械手工位

2 焊接工藝方案的選用

2.1 母材準備

本工位焊接的標準節以QTZ5610塔式起重機標準節為例，標準節主弦桿通過鋸床下料，尺寸誤差要求2510±1mm，保證焊接完成后有端銑標準節主弦桿的余量，以保證標準節主桿長度的統一性；連接套通過鋸床下料，車床車連接套內圓及兩端面，完成后轉至銑床銑與主弦桿連接圓弧面。標準節主桿及連接套機加工完成后，清理待焊接的表面，應保持干凈、光潔、無油污且無毛刺。

2.2 焊接材料要求

焊接材料熔敷金屬的力學性能不應低于相應母材標準的下限值或滿足設計文件要求。焊接材料的存儲場所應保持干燥、通風良好，且應由專人保管、烘干、發放和回收，并應有詳細記錄。

2.3 焊接工藝參數

該塔式起重機標準節主桿材質為20#鋼，連接套的材質為20#鋼。采用二氧化碳氣體保護焊，可有效減少焊渣飛濺，電源直流反接。焊絲選用ER50-6桶裝焊絲，以減少更換焊絲頻率，增加焊接的工作效率，具體焊接工藝參數如表1所示。

焊接工藝參數 表1

2.4 焊接方案

針對標準節主桿焊接工位設計了兩種焊接工藝方案，具體焊接過程如下：

方案一：標準節主弦桿和連接套在1#工位上裝夾完成后，操作人員按下預約按鈕。機械手在收到信號后進入1#工位，開始點焊主弦桿和連接套的1、2焊縫位置（如圖2示），每道焊縫點焊兩點，防止翻轉時松動；點焊結束后打底層充層，充層結束后，間隔10s后再焊接蓋面層；然后利用變位機翻轉180°焊接3、4焊縫位置打底層，打底層焊接結束后，間隔10s后再焊接蓋面層。在中1#工位焊接過程，同時裝夾2#工位工作臺待焊接主弦桿和連接套。1#工位焊接完成后，2#待焊接工位的遮光簾卷起。焊接機械手轉至2#工位，同時1#工位的遮光簾下降。機械手收到信號后進入到2#工位開始焊接。焊接過程中變位機翻轉180°已焊接完成所有焊縫的標準節主桿，卸下1#工位已焊接完成的標準節主桿，再裝夾上待焊接主弦桿和連接套。當2#工位焊接完成后，機械手轉至1#工位，同時，2#工位的遮光簾下降。卸下2#工位已焊接完成的標準節主桿，整個焊接過程結束。

圖2 機械手焊接塔機標準節主桿連接套過程附圖

方案二：標準節主弦桿和連接套在1#工位上裝夾完成后，操作人員按下預約按鈕。機械手在收到信號后進入1#工位，開始點焊主弦桿和連接套的1、2焊縫位置，每道焊縫點焊兩點，防止翻轉時松動。點焊結束后，再利用變位機翻轉180°到3、4焊縫位置開始打底層焊接，打底層焊接結束后，通過利用變位機翻轉180°到1、2焊縫位置焊接打底層，打底層焊接結束后；再利用變位機翻轉180°到3、4焊縫位置開始蓋面層焊接，蓋面層焊接結束后；再利用變位機翻轉180°1、2焊縫位置焊接蓋面層。在1#工位焊接過程中，同時裝夾2#工位工作臺待焊接主弦桿和連接套。1#工位焊接完成后，2#待焊接工位的遮光簾卷起。焊接機械手轉至2#工位，同時1#工位的遮光簾下降。機械手收到信號后進入到2#工位開始焊接。焊接過程中變位機翻轉已焊接完成所有焊縫的標準節主桿，卸下1#工位已焊接完成的標準節主桿，裝夾上待焊接主弦桿和連接套。當2#工位焊接技術后，機械手轉至1#工位，同時，2#工位的遮光簾下降。卸下2#工位已焊接完成的標準節主桿，整個焊接過程結束。

各方案優缺點：

對于方案一：完成一節標準節主桿的焊接工作時間大約為250s，工作效率比較高，標準節主桿只需翻轉一次；在實際生產中，打底層焊接完成后直接蓋面層，由于每層焊接結束后都有一定的焊接間隔時間來降低焊接層間溫度，焊縫質量佳，焊縫美觀，符合公司的焊接工藝要求，標準節主桿的生產效率也可以滿足本公司生產需要。

對于方案二：完成一節標準節主桿的焊接工作的時間約為300s，工作效率也比較高，標準節主桿翻轉次數也比較多；但在實際生產過程中，焊縫焊接間隔時間不夠導致焊接層間溫度過高，使得焊接部位的韌性和塑性降低，焊接部位留下一定的潛在隱患。

根據以上兩方案的比較，結合我公司的實際經營狀況，包括對投資金額的大小，焊接機械手的使用頻次，設備維護的方便性，產能的需求，焊接工藝的合理性，員工技能和人數等各方面的綜合考慮，最終我公司決定選擇方案一作為標準節主桿連接套工位的焊接工藝方案。通過方案一的實施，標準節主桿的焊接質量有了很大的提升，焊縫成形美觀，質量穩定可靠。

3 結束語

總而言之，采用機械手焊接時，每條焊縫的焊接工藝參數均一致，因此焊縫成形質量受人的因素影響很小，操作人員只需裝夾標準節主弦桿及連接套，降低了對操作工人技能水平的要求。通過選用合理的標準節主桿連接套焊接工藝，有效地控制了標準節主桿連接套焊接變形，焊縫質量穩定可靠且焊縫美觀，而且使勞動強度大大降低，環境干凈整潔。